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Technischer Bereich
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Die
Erfindung betrifft eine thermodynamisch bewegte Lichtspindel gemäss
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Bekannt sind ähnliche – bevorzugt
aus Holz – gefertigte Einrichtungen auch unter dem Begriff
Weihnachtspyramiden, meist aus dem Raum des Sächsischen
Erzgebirges. Die Ursprünge leiten sich aus den viereckigen
Grundformen der ägyptischen Pyramiden her und tragen Figuren
auf einer oder mehreren Kreisscheiben, in deren Mitte sich eine
vergleichsweise lange, in oberen und unteren Lagerelementen drehbare
vertikale Achse befindet. Am oberen Ende der Achse befindet sich
eine Nabe, in der radial nach aussen gerichtete und gegen die Horizontale
schräg gestellte Flügel angeordnet sind, welche
von Warmluft angetrieben werden, die von auf einem Unterteil der
Pyramide stehenden Kerzen aufsteigt.
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Stand der Technik
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In
der Schutzrechtsliteratur zeigt
DE20015674U1 eine sehr einfache Ausführung,. Weitere
Varianten und Sonderformen z. B. mit mehreren gegenläufigen
Flügelrädern werden in
DE102005041244B3 oder
DE102005003766A1 beansprucht.
DE202006015575U1 bezieht
sich auf ein ebenes, dekorativen Zwecken dienendes Flügelrad für
mit Motor angetriebene Weihnachtspyramiden.
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Aufgabe der Erfindung
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Hauptaufgabe
der vorläufig noch als Pyramiden bezeichneten Anordnungen
ist es, zu einer vor allem in Räumen wohltuenden Stimmung
beizutragen, eine angenehme Atmosphäre zu erreichen, zum Entspannen,
Relaxen, Meditieren – in Wohnbereichen, wie auch in anderen
Oasen von Erholung, Wellness, anregender Ruhe. Das ergibt sich zum
einen aus einer in der Stille lautlosen und gleichmässig leichten,
gleichsam antriebsfrei scheinenden Bewegung durch (ggf. mit Duftstoffen
versehenes) Kerzenlicht. Zum anderen aber – und wohl noch
eindrucksstärker – sind die ab einer leicht dämmrigen
Beleuchtung in den Raum und an die den Raum begrenzenden Wände
und Decken projizierten und sich bewegenden Schatten.
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Ein
Nachteil aller bekannten Ausführungen liegt im geringen
Wirkungsgrad des thermodynamischen Antriebs wegen der ausserhalb
der sich drehenden und ggf. Figuren tragenden Kreisscheiben stehenden
Kerzen, insbesondere wenn diese von relativ grossem Durchmesser
sind, wie z. B. Teelichte.
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Das
hat zur Folge, dass meist mehrere Kerzen am Umfang verteilt und
die Flügel lang und breit sein müssen, um von
der aufsteigenden erwärmten Luft erfasst und angetrieben
zu werden. Daraus folgt als weiterer Nachteil ein relativ hohes
Gewicht der umlaufenden Teile, welches von der für den
leichten Lauf der Anordnung massgebenden Lagerung im unteren Lagerelement
/4/ abgestützt werden muss. Dies führt
zu hoher Lagerreibung und erfordert in der Regel eine Schmierung
mit allen allein damit verbundenen Nachteilen. Neben der Brandgefahr
der bevorzugt aus Holz gefertigten Teile, insbesondere der Flügelelemente,
die sich über offenen Flammen drehen, ist als weiterer
Nachteil der hohe Fertigungsaufwand für die einzelnen,
mit einen zentralen Nabenteil /2/ zu verbindenden Flügelelemente
zu nennen.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, die genannten Nachteile
zu vermeiden und neue Vorteile gegenüber allen bekannten
Ausführungen zu schaffen.
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Beschreibung der erfinderischen
Lösung
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Die
Aufgabe wird gelöst durch die grundlegende Erkenntnis und
Idee, dass auch von zusammen mit dem Flügelrad /10/
umlaufenden, also mitrotierenden Energiequellen /7/ erwärmte
und aufsteigende Luft in der Lage ist, das also relativ zu den Energiequellen
/7/ feststehende Flügelrad anzutreiben und so
auch das Mittelachselement /1/ und wiederum die damit verbundenen
Elemente in umlaufende Bewegung zu versetzen, auf denen sich die
Energiequellen /7/ befinden. (Dem Erfinder sei an dieser
Stelle erlaubt, scherzhaft zu bemerken, dass die Problematik durchaus
in Zusammenhang mit der alten Frage gesehen werden kann, ob ein
Segelboot bei Windstille vorankommt, wenn die Passagiere kräftig
in die Segel blasen).
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Die
Wärme- bzw. Energiequellen /7/ sind bei der erfindungsgemässen
Lichtspindel mit einem, die Ausbildung einer nach oben steigenden
Warmluftschicht erlaubenden Abstand vom Flügelrad /10/,
auf mindestens einem Tragelement /6/ mitdrehend angeordnet,
wobei das Tragelement /6/ tellerförmig oder in beliebiger
Form hängend /23/ an mitdrehenden Teilen, am Flügelrad
/10/ oder an den Flügeln angebracht ist. Dies
hat den besonderen Vorteil noch lebendigerer Lichtbewegung im Raum
und so ab dämmeriger Beleuchtung noch vielfältigerer
Licht und Schattenprojektion.
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Bei
der erfindungsgemässen Lichtspindel genügen dazu
wenige Energiequellen /7/ und vergleichsweise kurze und
schmale Flügel /3/, gleichzeitig kann das tellerförmige
Tragelement 6/ beliebig gross ausgeführt werden,
was zum Aufstellen von umlaufenden Figuren oder schattenwerfenden
Elementen vorteilhaft ist.
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Die
Flügel /3/ können entlang einer geraden, linienförmigen
Perforation /12/ beliebig abgewinkelt werden. Diese wird
vorteilhaft bereits im Zuschneiden der einzelnen oder aller Flügelelemente
/3/ eingebracht. Dabei ist die einteilige Ausbildung von
Flügelrad /10/ und Flügeln /3/
von besonderem Vorteil. Ausgehend von einem ebenen Blech wird – vorzugsweise
durch Laserschneiden oder Stanzen – ein Zuschnitt hergestellt,
in den, an einen Nabenbereich sich anschliessend, bereits die einzelnen
Flügelkonturen eingearbeitet sind. Durch Biegen werden
die einzelnen Flügel /3/ dann entsprechend schräg
gestellt, wobei der Bereich der Biegekanten bereits beim Zuschneiden
so perforiert wird, dass das Biegen ohne Mühe von Hand
ausgeführt werden kann, und zwar um den für die
gewünschte Drehgeschwindigkeit geeigneten Winkel.
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Hinsichtlich
Lagerung und Leichtlauf des Mittelachselementes /1/ wird
die Aufgabe durch eine neuartige Ausführung und Wirkungsweise
der für Pyramiden bekannten Spitzenlagerung von Mittelachselementen
gelöst, die eigentlich eine sogenannte Bohrlagerung ist,
bei der das verschieden gestaltete Spitzenelement mit der Last aller
umlaufenden Teile bohrend auf eine Stelle eines Gegenlagers drückt, was
je nach Radius oder Abplattung des Spitzenelementes entweder zu
hohem Verschleiss, zu Abplattung oder zu hohem Reibwiederstand führt,
vor allem, wenn sich die Spitze in das Gegenlager einarbeitet.
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Der
diesbezügliche Teil der Erfindung besteht in der Kombination
einer in einer Halterung, ähnlich wie bei Kugelschreibermienen
beweglichen sehr kleinen Kugel /22/ als Spitzenteil des
Mittelachselementes mit einem konkav kalottenförmen Gegenlager
/18/ von sehr grossem Kalottenradius im Zusammenwirken
mit einer radialen Massenunwucht der umlaufenden Teile im Bereich
der Lagerung, wodurch infolge Zentrifugalkraft die das Spitzenelement bildende
Kugel /22/ je nach Drehgeschwindigkeit mehr oder weniger
aus seinem flächigen Auflagepunkt im kalottenförmigen
Gegenlager ausgelenkt und dadurch deren verschleissender Angriff
auf einen grösseren Kalottenbereich verteilt und gleichzeitig
die in ihrer Halterung bewegliche Lagerkugel /22/ zum Drehen
gebracht wird. Aus der dem Stand der Technik entsprechenden konventionellen
Spitzen-Gleitlagerung entsteht so die erfindungsgemässe
Einkugellagerung, wobei der in ihrer Aufnahme beweglichen Kugel
/22/ ähnlich wie bei einem Kugelschreiber an Stelle
der Schreibflüssigkeit ein Schmiermittel zugeführt
werden kann. Zur speziellen Ausführung gehört
auch, dass die das Spitzenelement bildende Kugel /22/ aus
Hart- bzw. Carbidkeramik besteht und bereits eine sintertechnisch
eingebrachte Permanentschmierung besitzt. Die beschriebene Anordnung
erlaubt die Verwendung besonders kleiner Kugeln /22/, erfindungsgemäss
mit einem Durchmesser kleiner als 1 mm.
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Die
für das Auslenken des Spitzenelementes aus der Mittellage
erforderliche Massenunwucht kann vorteilhaft durch einseitig angebrachte
bzw. angearbeitete oder entfernte Elemente, bzw. anderweitig einseitige
Materialverteilungen in möglichst geringem axialem Abstand
von der Lagerstelle erreicht werden. Die Massenunwucht kann auch
durch eine besondere Ausführungsform der Lichtspindel erreicht werden,
bei der asymmetrisch angeordnete schattenwerfende Elemente mit hinreichender
Masse mitdrehend vorgesehen werden. Durch die Massenunwucht ergibt
sich zwar ein leicht unrunder Lauf des Mittelachselementes /8/,
der aber den Leichtlauf der gesamten Anordnung nicht beeinträchtigt
und weder sichtbar noch anderweitig bemerkbar ist.
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Eine
besondere Ausführung der Lichtspindel bezieht sich weiterhin
auf eine magnetisch wirkende Entlastung der Lagerung des Mittelachselementes /1/.
Dazu werden von zwei sich gegenseitig abstossenden Ringmagneten
/20/, einer auf das Mittelachslement /1/ wirkend,
der andere sich an der Rahmenkonstruktion /8/ abstützend,
mit einem, das freie Drehen der Magnetringe /20/ um ihre
gemeinsame Achse erlaubenden Luftspalt /21/ an beliebiger
Stelle angeordnet.
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Eine
weitere Variante der erfinderischen Lichtspindel betrifft deren
Befestigungsmöglichkeit an Wänden oder Zimmerdecken,
insbesondere. die dazu erforderlichen Aufhängeelemente
/13/, welche erfindungsgemäss so gestaltet sind,
dass sie das infolge Eigengewicht selbständige Einpendeln
der Lichtspindel in die vertikale Lage des Mittelachselementes /1/
gewährleisten.
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Dazu
bestehen diese im wesentlichen aus zwei mit geringem Abstand beidseitig
in die Rahmenkonstruktion /8/ der Lichtspindel greifenden,
relativ langen und sich infolge Belastung stark elastisch verbiegenden
Armen aus federndem Material, vorzugsweise aus Federdraht. Erfindungsgemäss
sind die zweiarmigen Aufhängeelemente aus einem einzigen Stück
Federdraht gebogen.
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Die
Rahmenkonstruktion /8/ besteht vorzugsweise aus nichtbrennbarem
Material wie Metall, zum Beispiel aus Edelstahl oder aus durch Galvanisieren,
Lackieren, Bürsten oder durch reflektierende Ausrüstung
nachbehandeltem Metall.
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Das
Trageelement /6/ der Lichtspindel besteht vorzugsweise
aus Glas, Besondere Ausführungsmöglichkeiten der
Lichtspindel ergeben sich, wenn die tragende Rahmenkonstruktion
/8/ als Rohr oder Hülse ausgebildet ist, in welchem
das Mittelachselement /1/ geführt, oder als Stab,
um welchen sich das Mittelachselement /1/ dann hülsen-
oder rohrförmig dreht
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Die
Erfindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen
näher beschrieben ohne sie hierauf zu beschränken.
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Es
zeigen:
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1:
Stand der Technik
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2:
Erfindungsgemäss ausgeführte thermodynamisch bewegte
Lichtspindel.
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3; 3a Einzelheiten
der erfindungsgemässen Lagerung.
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4:
Eine Besondere Ausführung
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5:
Eine Ausführung als Einlichtspindel
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1: Stand
der Technik
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Es
ist eine sehr einfache Ausführung dargestellt, bereits
mit Teelichten als Energiequellen /7/ und nur einer am
Mittelachselement /1/ befestigten und über das
obere Teil von Lagerelement /4/ mit diesem umlaufenden
Kreisscheibe /5/ zum Aufstellen nicht dargestellter Figuren
oder Gegenstände. Die oben mit einer Bohrung für
das umlaufende Mittelachselement /1/ versehene Rahmenkonstruktion
/8/ ist mit einem Unterteil verbunden, auf dem die Energiequellen
stehen und in dem auch das untere Teil des Lagerelementes /4/
aufgenommen ist. Die Flügel /3/ tragen auf der
Innenseite jeweils einen Dorn, mit dem sie drehverstellbar in die
Nabe /2/ eingesteckt sind.
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2: Erfindungsgemässe
Ausführung
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Diese
ist vor dem Ausschnitt beispielsweise einer Zimmerwand /9/
dargestellt. An einem in dieser befestigten Wandhaken /24/
ist das aus einem Stück dünnem Federdraht gebogene Aufhängeelement /13/
eingehängt. Dieser Draht ist elastisch biegeweich, damit
er sich vor allem im Bereich der Arme infolge Belastung durch die
eingehängte Lichtspindel elastisch wesentlich durchbiegt.
In den gekröpften Enden der Arme ist die Rahmenkonstruktion
/8/ mit ihrem kreisförmigem Rahmenprofil so eingehängt, dass
die Lichtspindel infolge Eigengewicht selbständig in die
allseitig vertikale Lage pendeln kann. Gleiches gilt für
eine ähnlich gestaltete, nicht dargestellte Deckenaufhängung.
Aus den Aufhängeelementen /13/ abgenommen, kann
die Lichtspindel mit der Unterseite der Lageraufnahme /14/
an beliebigem Ort aufgestellt werden. Die Rahmenkonstruktion /8/
wird von einem wie eine Triangel gebogenen Rundprofil gebildet,
ist unten in das Teil Lageraufnahme /14/ eingesteckt, oben
in der Mitte gebreitet und dort mit einer Lagerung für
das Mittelachselement /1/ versehen. Dieses trägt
am oberen Ende aufgesteckt eine zentrierspitzenähnliche
Flügelradaufnahme /11/, auf der wiederum das aus
einem Stück bestehende Flügelrad /10/
nur aufgelegt ist, die Mitnahme also allein durch Reibschluss erfolgt.
Das Flügelrad /10/ ist aus einem ebenen Blech
mit dem Laserstrahl ausgeschnitten, der gleichzeitig die in geraden
Linien, den Biegelinien, angeordneten Perforationen /12/
ausgeschnitten hat, entlang derer die einzelnen Flügel
/3/ manuell in eine veränderbare Stellung gebracht
sind.
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Das
untere Ende des Mittelachselementes /1/ steckt in der Achsaufnahme
/15/. Diese trägt an der Unterseite das anhand 3 zusammen
mit der Lagerung näher beschriebene Einkugellager /16/
und dient mit einem Bund als Auflage für das kreisförmige,
aus einer ebenem Glasscheibe bestehende Tragelement /6/.
Auf diesem stehen zwei Teelichte als Energiequellen /7/,
gegen Verschieben gesichert mit einem wegen ähnlicher Form
als Brille /17/ bezeichneten, auf den Zapfen der Achsaufnahme
/15/ gesteckten und dort zentrierten Drahtbiegeteil. Die
zwei Teelichte genügen zum Antrieb auch von sehr gross ausgeführten
Lichtspindeln. Weitere mitdrehende Elemente können einfach
lose auf das Tragelement /6/ gestellt oder dort arretiert
werden.
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3 und 3a:
Einzelheiten der erfindungsgemässen Lagerung.
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Gezeigt
ist ein Querschnitt durch die axiale Lagerung des Mittelachselementes
/1/ von 3 und damit aller sich drehenden
Teile der Lichtspindel. Das Mittelachselement /1/ selbst
ist der aus zwei Teilen bestehenden Achsaufnahme /15/ nur
von oben eingesteckt. Von unten ist der Achsaufnahme /15/
eine Halterung /16/ für die Schreibgeräten ähnliche
Aufnahme drehbeweglicher Schreibkugeln, für das Einkugellager
/16/ eingesteckt. Das Gegenlager /18/ des Einkugellagers
/16/ hat eine kalottenförmige Vertiefung mit sehr
grossem Radius, in der die Lagerkugel, infolge Unwuchten seitlich
ausweichend abrollen kann. Es ist im Lagerelement /4/ der
Lichtspindel aufgenommen. Seitlich in das Lagerelement /4/
ragen die Endstücke des Rahmenelementes /8/.
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Ein
zusätzlicher Beitrag zum Leichtlauf der erfindungsgemässen
Lichtspindel sind Ringe aus permanentmagnetischem Material /20/,
die, einander abstossend angeordnet, je einer an der mit der Rahmenkonstruktion
/8/ verbundenen Lageraufnahme /14/, der zweite
an der sich drehenden Achsaufnahme /15/ mit einem das freie
Drehen nicht beeinflussenden Luftspalt /21/ angeordnet
sind.
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3a zeigt
einen vergrösserten Ausschnitt C aus 3.
Das der Spitze einer Kugelschreibermine vergleichbare Einkugellager
/16/ kann eine Permanentschmierung haben aber auch aus
dem Schmiermittelreservoir /19/ versorgt werden.
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4: Besondere
Ausführung
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Die
Figur kann, wie auch 5 nur andeutungsweise zeigen,
welche Vielfalt bei der Ausführung von Lichtspinden möglich
ist. Im gezeigten Beispiel wird die Rahmenkonstruktion /8/
von einem Fussteil und einem darin stehenden Rohr oder einer Hülse
gebildet, die, vor allem wenn aus gerolltem oder gefaltetem Blech
hergestellt, vorteilhaft auch mit lichtbrechenden und schattenprojizierenden
Durchbrüchen versehen sein und auch das Mittelachselement
/1/ auf der ganzen Länge sichtbar machen kann,
welches unten im nur angedeuteten Lagerelement /4/ und
oben in einem Bund der Hülse gelagert ist. Im Flügelrad
/10/ können in paarweise verschiedenen radialen
Positionen aus Draht geformte Hängekörbe /23/
so eingehängt werden, dass diese infolge Zentrifugalkraft
radial ausschwenken können. Tangential ist ihre Beweglichkeit
gegenüber dem Flügelrad /10/ jedoch begrenzt.
Diese Hängekörbe /23/ sind die Tragelemente
/6/ zur Aufnahme der umlaufenden Energiequellen /7/.
Die gezeigte und beschriebene Anordnung bietet neben eleganten Gestaltungsmöglichkeiten
gleichzeitig den Vorteil einer selbsttätigen Drehzahlregelung,
weil mit zunehmender Drehgeschwindigkeit der Lichtspindel – und
sei es infolge von z. B. Zugluft im Raum – die Energiequellen
sich unter dem Flügelrad /10/ radial nach aussen
bewegen und so ausser Eingriff kommen.
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5: Einlichtspindel
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In
dieser Ausführungsvariante ist das Mittelachselement /1/
unterbrochen durch ein in dieses eingesetztes, also mitdrehendes,
sehr einfaches schattenwerfendes und/oder lichtreflektierendes,
ein einzelnes Teelicht als Energiequelle /7/ tragendes Element
/26/. Wird dieses Element noch konturiert und/oder mit
Ausnehmungen versehen, können besonders dekorative, gegebenenfalls
mit bestimmten Muster oder Formen beabsichtigte Licht- und Schattenspiele
an die Raumwände projiziert. Die Einhängestelle
des Aufhängeelement /13/ in den Wandhaken /24/
ist im Beispiel noch mit einer dekorativen Abdeckung 25 aus
einem Kunststoffteil versehen.
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- 1
- Mittelachselement
- 2
- Nabe
- 3
- Flügel
- 4
- Lagerelement
- 5
- Kreisscheibe
- 6
- Trageelement
- 7
- Energiequelle
- 8
- Rahmenkonstruktion
- 9
- Wandausschnitt
- 10
- Flügelrad
- 11
- Flügelradaufnahme
- 12
- Perforation
- 13
- Aufhängeelement
- 14
- Lageraufnahme
- 15
- Achsaufnahme
- 16
- Einkugellager
- 17
- Brille
- 18
- Gegenlager
- 19
- Schmiermittelreservoir
- 20
- Magnetring
- 21
- Luftspalt
- 22
- Kugel
- 23
- Hängekorb
- 24
- Wandhaken
- 25
- Abdeckung
- 26
- Schattenwerfendes
Element
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 20015674
U1 [0002]
- - DE 102005041244 B3 [0002]
- - DE 102005003766 A1 [0002]
- - DE 202006015575 U1 [0002]